CN109088176A - 一种天线结构 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种天线结构，其特征在于，所述结构应用于终端，所述结构包括：所述终端内部的支撑架、电介质填充区域以及天线阵列；其中，在所述支撑架内设置所述电介质填充区域，将所述天线阵列设置于所述电介质填充区域中，所述天线阵列通过馈点与所述终端的印制电路板PCB主板相连接。

Description

一种天线结构

技术领域

本发明涉及天线技术，尤其涉及一种天线结构。

背景技术

天线作为通信系统中的一个重要的无线电设备，其性能的好坏将直接影响无线电设备的性能。而随着通信技术的发展，关于第五代移动通信技术(5G，5th-Generation)的研究也已展开。5G网络是一个密集分布基站网络，基站分布密度比之前的移动系统网络都高。而且，基站与终端之间采用28GHz的毫米波频段进行通信。基站的天线系统采用相控阵天线体制，从而使得波束可以在垂直和水平两个方向交叉极化，以实现更高的用户密度和增加系统用户容量。5G终端具备自选基站的能力，可以根据基站误码率挑选误码率低的基站和信道进行通信。

为了实现以上这些功能，5G的天线系统依赖阵列天线技术，基站和终端均用到了毫米波相控阵天线。以终端为例，终端的天线阵列可以是n×n点阵。

而对于毫米波段天线来说，由于工作频率高，带宽宽，从而导致天线阵列的尺寸较小，而且由于天线工作的波长短，导致天线对周围环境，甚至雨雪雾等外界天气的要求都比较严苛。

目前对于5G天线的实现方式，通常倾向于采用带有射频芯片的模组，而由于天线的具体实现为点阵形式的阵列天线，并且阵列中的各天线单体301尺寸较小且分布较密，如果将天线阵列中的单个天线单体301均与射频芯片通过屏蔽线连接，需要制作工艺会十分复杂。因此，天线阵列与射频芯片的连接也是5G天线需要解决的一个问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例期望提供一种天线结构，能够解决天线阵列与射频芯片的连接问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种天线结构，所述天线应用于终端，所述天线结构包括：所述终端内部的支撑架、电介质填充区域以及天线阵列；其中，在所述支撑架内设置所述电介质填充区域，将所述天线阵列设置于所述电介质填充区域中，所述天线阵列通过馈点与所述终端的印制电路板PCB主板相连接。

在上述方案中，所述终端内部的支撑架为轻型金属材质的结构件，用于支撑和固定所述终端的各部件。

在上述方案中，所述支撑架的框架边缘内侧为空心的半圆柱体结构，所述电介质填充区域的厚度与所述支撑架的框架边缘内侧的空心部分厚度相同，以使得所述电介质填充区域能够与所述支撑架的框架边缘内侧相连接，且与所述支撑架紧密配合。

在上述方案中，所述电介质填充区域卡接在所述支撑架的框架边缘内侧，或者，所述电介质填充区域通过粘接的方式与所述支撑架的边缘内侧相连接。

在上述方案中，所述电介质填充区域与所述终端顶部位置对应的支撑架的框架边缘内侧相连接。

在上述方案中，所述天线阵列包括16个天线单体，所述天线单体按照4×4的方阵形式进行排列。

在上述方案中，所述天线阵列中的天线单体按照2×2的方阵形式划分得到4个辐射单元，每个辐射单元的尺寸为其中，λ表示所述阵列天线结构需要进行辐射的电磁波波长。

在上述方案中，将辐射单元按照镜面对称的形式划分为两个辐射区域，每个辐射区域内的两个辐射单元镜面对称；并在每个辐射区域内，将两个辐射单元中相互呈镜面对称的两个天线单体通过电连接线进行连接，且在所述天线阵列的中心设置馈点，并将所有的电连接线与所述馈点进行连接。

在上述方案中，所述支撑架设置于所述终端触摸屏和所述PCB主板之间，通过所述馈点与所述PCB主板相连。

第二方面，本发明实施例提供了一种终端，所述终端包括：触摸屏、印制电路板PCB主板以及如第一方面中任一项所述的一种天线结构。

本发明实施例提供了一种天线结构；将电介质填充区域设置于支撑架内，能够减少天线阵列的设置空间，既不会对支撑架的支撑效能产生影响，又不受PCB主板环境影响；除此之外，通过天线阵列的馈点实现与终端的PCB主板的连接，无需针对天线阵列中的每一个天线单体设置对应的屏蔽线，然后通过这些屏蔽线与PCB主板上的射频芯片相连接，从而解决了天线阵列与射频芯片的连接问题。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种天线结构示意图；

图2为本发明实施例提供的电介质填充区域与支撑架边缘的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的天线阵列的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的电介质填充区域的侧视图；

图5为本发明实施例提供的终端组装侧视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例一

参见图1所示的一种天线结构，本实施例中所涉及到的阵列天线结构可以应用于终端，该天线结构可以包括：终端内部的支撑架10、电介质填充区域20以及天线阵列30；其中，在所述支撑架10内设置所述电介质填充区域20，优选地可以是在支撑架10的框架边缘设置所述电介质填充区域20，将所述天线阵列30设置于所述电介质填充区域20中，所述天线阵列30通过馈点40与所述终端的印制电路板(PCB，Printed Circuit Board)主板相连接。

对于图1所示的结构，需要说明的是，终端内部的支撑架10，可以是铝合金材质或者其他轻型金属材质的结构件，用于支撑和固定终端各部件。而电介质填充区域20中所填充的非金属材料可以是放置天线阵列30的衬底材料，从而用于天线阵列30的实现。

由上述可以看出，将电介质填充区域20设置于支撑架10的框架边缘，能够减少天线阵列30的设置空间，既不会对支撑架10的支撑效能产生影响，又不受PCB主板环境影响；除此之外，由于本实施例的技术方案通过天线阵列30的馈点40实现与终端的PCB主板的连接，无需针对天线阵列30中的每一个天线单体301设置对应的屏蔽线，然后通过这些屏蔽线与PCB主板上的射频芯片相连接，从而解决了天线阵列30与射频芯片的连接问题。

对于图1所示的技术方案，在一种可选的实施方式中，所述支撑架10的框架边缘内侧为空心的半圆柱体结构，所述电介质填充区域20的厚度h与所述支撑架10的框架边缘内侧的空心部分厚度H相同，如图2所示，以使得所述电介质填充区域20能够与所述支撑架10的框架边缘内侧相连接，且与所述支撑架10紧密配合，即所述支撑架10的框架边缘内侧与所述电介质填充区域20无缝隙接触。从而能够使得电介质填充区域20固定连接在支撑架10的框架边缘内侧。具体来说，所述电介质填充区域20可以卡接在所述支撑架10的框架边缘内侧，也可以通过粘接或其它连接的方式与所述支撑架10的边缘内侧相连接。

需要说明的是，由于毫米波的工作波长短，导致天线阵列30对周围环境、甚至雨雪雾等外物的要求都比较严苛。所以，对于该可选的实施方式，优选地，所述电介质填充区域20可以与所述终端顶部位置对应的支撑架10的框架边缘内侧相连接。

对于图1所示的技术方案，在一种可选的实施方式中，参见图3，天线阵列30包括16个天线单体301，所述天线单体301优选地按照4×4的方阵形式进行排列。

需要说明的是，当天线单体301按照方阵形式进行排列布局时，比直线阵列减少了阵列的长度尺寸，而且方阵形式具有与圆阵相同的对称性，能够利用对称性降低针对导向矢量的运算量，但是方阵比圆阵在设置时更加简单。

对于图3所示的天线阵列30，优选地可以将天线阵列30中的天线单体301按照2×2的方阵形式划分得到4个辐射单元，如图3中的虚线框所述，每个辐射单元的尺寸为其中，λ表示所述阵列天线需要进行辐射的电磁波波长。

需要说明的是，如图3所示，每个辐射单元的尺寸为辐射单元内相邻天线单体301之间的距离。

对于图3所示的天线阵列30，优选地，可以将辐射单元按照镜面对称的形式划分为两个辐射区域，如图3中的点划线框所示，每个辐射区域内的两个辐射单元镜面对称；并在每个辐射区域内，将两个辐射单元中相互呈镜面对称的两个天线单体301通过电连接线进行连接，如图3中的黑线所示，且在所述天线阵列30的中心设置馈点40，并将所有的电连接线与所述馈点40进行连接。

需要说明的是，通过将天线单体301两两进行电连接，并将所有的电连接与馈点40相连，从而可以避免将所有天线单体301均通过与之对应的屏蔽线以实现与PCB主板中射频芯片的连接，降低了制作工艺，解决了天线阵列30与射频芯片之间的连接问题。

对于图1所示的技术方案，在一种可选的实施方式中，参见图4所示的电介质填充区域20的侧视图，可以看出，天线阵列30通过馈点40与PCB主板连接，具体地连接方式可以包括：通过同轴线缆连接、通过柔性印刷电路(FPC，Flexible Printed Circuit)排线连接或者通过金属弹片进行连接。

对于图1所示的技术方案，在一种可选的实施方式中，参见图5所示的终端组装侧视图，支撑架10在终端中通常设置于终端触摸屏和PCB主板之间，通过馈点与PCB主板相连。

实施例二

基于前述实施例相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种终端，该终端包括触摸屏、PCB主板以及前述实施例中所述的一种天线结构。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种天线结构，其特征在于，所述天线应用于终端，所述天线结构包括：所述终端内部的支撑架、电介质填充区域以及天线阵列；其中，在所述支撑架内设置所述电介质填充区域，将所述天线阵列设置于所述电介质填充区域中，所述天线阵列通过馈点与所述终端的印制电路板PCB主板相连接。

2.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述终端内部的支撑架为轻型金属材质的结构件，用于支撑和固定所述终端的各部件。

3.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述支撑架的框架边缘内侧为空心的半圆柱体结构，所述电介质填充区域的厚度与所述支撑架的框架边缘内侧的空心部分厚度相同，以使得所述电介质填充区域能够与所述支撑架的框架边缘内侧相连接，且与所述支撑架紧密配合。

4.根据权利要求3所述的天线结构，其特征在于，所述电介质填充区域卡接在所述支撑架的框架边缘内侧，或者，所述电介质填充区域通过粘接的方式与所述支撑架的边缘内侧相连接。

5.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述电介质填充区域与所述终端顶部位置对应的支撑架的框架边缘内侧相连接。

6.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述天线阵列包括16个天线单体，所述天线单体按照4×4的方阵形式进行排列。

7.根据权利要求6所述的天线结构，其特征在于，所述天线阵列中的天线单体按照2×2的方阵形式划分得到4个辐射单元，每个辐射单元的尺寸为其中，λ表示所述阵列天线结构需要进行辐射的电磁波波长。

8.根据权利要求7所述的天线结构，其特征在于，将辐射单元按照镜面对称的形式划分为两个辐射区域，每个辐射区域内的两个辐射单元镜面对称；并在每个辐射区域内，将两个辐射单元中相互呈镜面对称的两个天线单体通过电连接线进行连接，且在所述天线阵列的中心设置馈点，并将所有的电连接线与所述馈点进行连接。

9.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述支撑架设置于所述终端触摸屏和所述PCB主板之间，通过所述馈点与所述PCB主板相连。

10.一种终端，其特征在于，所述终端包括：触摸屏、印制电路板PCB主板以及如权利要求1至9任一项所述的一种天线结构。